JP2007008286A - Telescopic column for vehicle steering - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸に関する。 The present invention relates to a telescopic shaft for vehicle steering that is incorporated in a steering shaft of a vehicle and has a male shaft and a female shaft that are non-rotatable and slidably fitted to each other.
自動車の操舵機構部の伸縮軸には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。さらに、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求される。 The telescopic shaft of the steering mechanism portion of the automobile is required to absorb the axial displacement generated when the automobile travels and to transmit the displacement and vibration on the steering wheel. Further, in order to obtain an optimum position for the driver to drive the automobile, a function of moving the position of the steering wheel in the axial direction and adjusting the position is required.
これら何れの場合にも、伸縮軸は、ガタ音を低減することと、ステアリングホイール上のガタ感を低減することと、軸方向の摺動動作時における摺動抵抗を低減することとが要求される。 In any of these cases, the telescopic shaft is required to reduce the rattling noise, to reduce the rattling on the steering wheel, and to reduce the sliding resistance during the sliding operation in the axial direction. The
このようなことから、従来、伸縮軸の雄軸に、ナイロン膜をコーティングし、摺動部にグリースを塗布し、金属騒音、金属打音等を吸収または緩和するとともに、摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減を行ってきた。 For this reason, conventionally, the male shaft of the telescopic shaft is coated with a nylon film, and grease is applied to the sliding portion to absorb or alleviate metal noise, metal hitting sound, etc., and to reduce sliding resistance. The rotation direction play has been reduced.
しかし、使用経過によりナイロン膜の摩耗が進展して回転方向ガタが大きくなるといったことがある。また、エンジンルーム内の高温にさらされる条件下では、ナイロン膜は、体積変化し、摺動抵抗が著しく大きくなったり、摩耗が著しく促進されたりするため、回転方向ガタが大きくなるといったことがある。 However, there is a case where wear of the nylon film progresses with the progress of use and the play in the rotational direction increases. In addition, under conditions where the engine room is exposed to high temperatures, the nylon membrane changes in volume, and the sliding resistance may increase remarkably or wear may be significantly accelerated, resulting in increased rotational play. .
このようなことから、特許文献1では、雄軸の外周面と雌軸の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝の間に、両軸の軸方向相対移動の際に転動する球状体が嵌合してある。 For this reason, in Patent Document 1, rolling occurs in the axial relative movement of both shafts between a plurality of pairs of axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft. A spherical body is fitted.
さらに、球状体の径方向内方又は外方と、各対の軸方向溝との間に、球状体を介して雄軸と雌軸に予圧を付与するための予圧用の弾性体である板バネが設けてある。 Further, a plate that is a preload elastic body for applying a preload to the male shaft and the female shaft via the spherical body between the radially inward or outward of the spherical body and each pair of axial grooves. A spring is provided.
これにより、トルク非伝達時には、板バネにより、球状体を雌軸に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸と雌軸の間のガタ付きを防止することができ、雄軸と雌軸は、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。 Thus, when torque is not transmitted, the spherical body is preloaded by the leaf spring to the extent that there is no backlash with respect to the female shaft, so that backlash between the male shaft and the female shaft can be prevented. The shaft and the female shaft can slide in the axial direction with a stable sliding load without backlash.
また、トルク伝達時には、板バネにより、球状体を周方向に拘束できるようになっているため、雄軸と雌軸は、その回転方向のガタ付きを防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。 In addition, since the spherical body can be restrained in the circumferential direction by a leaf spring when torque is transmitted, the male shaft and the female shaft prevent backlash in the rotational direction, and torque is applied in a highly rigid state. Can communicate.
しかも、特許文献1に於いては、雄軸の端部には、球状体の軸方向の移動を規制するストッパープレートが設けてある。また、雄軸の内方部の外周面に、軸方向溝と同軸に形成した突起部(ストッパー)が形成してある。 Moreover, in Patent Document 1, a stopper plate that restricts the movement of the spherical body in the axial direction is provided at the end of the male shaft. Further, a protrusion (stopper) formed coaxially with the axial groove is formed on the outer peripheral surface of the inner portion of the male shaft.
加えて、これら軸方向溝の深さ(径方向寸法)は、軸方向にわたって一定である。
しかしながら、特許文献1の図2の場合、上記のように、軸方向溝の深さ(径方向寸法)は、軸方向にわたって一定である。 However, in the case of FIG. 2 of Patent Document 1, as described above, the depth (diameter dimension) of the axial groove is constant over the axial direction.
自動車の組立てラインに於いて、伸縮軸を組立てる場合、組立時の軸長は、通常使用時の軸長よりも、短くしなければならない。 When assembling the telescopic shaft in an automobile assembly line, the shaft length during assembly must be shorter than the shaft length during normal use.
通常、雄軸の軸方向溝の長さは、通常使用領域でボールが転がるように設計されている為、通常使用領域よりも短くしようとすると、球状体は、軸方向溝のストッパーに当接して、雌軸の軸方向溝の内面に対して、滑り摺動する。 Normally, the length of the axial groove on the male shaft is designed so that the ball rolls in the normal use area, so if you try to make it shorter than the normal use area, the spherical body will come into contact with the stopper in the axial groove. Thus, it slides and slides against the inner surface of the axial groove of the female shaft.
その結果、組立時の伸縮荷重が高くなってしまい、組立て作業の効率が悪くなってしまうといったことがある。 As a result, the expansion / contraction load at the time of assembly may become high, and the efficiency of assembly work may deteriorate.
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、伸縮軸を収縮又は伸長する場合、球状体が軸方向溝の内面に対して滑り摺動したとしても、収縮・伸長荷重の増大を防止することができ、ひいては、組立作業の高効率化を図ることができる、車両ステアリング用伸縮軸を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and when the telescopic shaft contracts or expands, even if the spherical body slides and slides on the inner surface of the axial groove, the contraction / extension load It is an object of the present invention to provide a telescopic shaft for vehicle steering that can prevent an increase in the number of wheels and, in turn, can improve the efficiency of assembly work.
上記の目的を達成するため、本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、転動体を介装してなり、
前記雌軸の軸方向溝と前記雄軸の軸方向溝との少なくとも一方は、段差を介して、その溝深さが異なる拡径溝部又は縮径溝部を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a vehicle steering telescopic shaft according to the present invention is incorporated in a vehicle steering shaft, and a male shaft and a female shaft are non-rotatably and slidably fitted to each other.
Between at least one row of axial grooves respectively formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, an elastic body is interposed, and rolling elements are interposed.
At least one of the axial groove of the female shaft and the axial groove of the male shaft has an enlarged groove portion or a reduced diameter groove portion having different groove depths through a step.
また、好適には、前記雌軸の軸方向溝と前記雄軸の軸方向溝との少なくとも他方は、転動体の軸方向移動を規制するストッパーを有することを特徴とする。 Preferably, at least the other of the axial groove of the female shaft and the axial groove of the male shaft has a stopper that restricts the axial movement of the rolling element.
さらに、好適には、前記雌軸の軸方向溝と前記雄軸の軸方向溝との間で、転動体が転がり摺動する領域は、通常使用領域であり、
当該通常使用領域に前記段差を介して隣接し、前記雌軸と雄軸の少なくとも一方の拡径溝部又は縮径溝部に対して、転動体が滑り摺動する領域は、通常使用領域外である。
Further preferably, the region where the rolling element rolls and slides between the axial groove of the female shaft and the axial groove of the male shaft is a normal use region,
The area where the rolling element slides and slides with respect to at least one of the diameter-expanded groove part or the diameter-reduced groove part of the female shaft and the male shaft is located outside the normal use area. .
好適には、前記両軸の間で、剛体の接触により、操舵トルクを伝達する剛体的トルク伝達部を有する。 Preferably, a rigid torque transmission unit that transmits a steering torque by contacting the rigid body between the two shafts is provided.
好適には、前記剛体的トルク伝達部は、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した他の少なくとも一列の溝方向の間に介装し、軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体であり、又は
前記両軸に夫々形成したスプラインである。
Preferably, the rigid torque transmitting portion is
A sliding body interposed between at least one other groove direction formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, respectively, and slidingly sliding in the axial relative movement, or It is a spline formed on each of the two shafts.
本発明によれば、伸縮軸を収縮又は伸長する場合、球状体が軸方向溝の拡径溝部の内面に対して滑り摺動したとしても、収縮・伸長荷重の増大を防止することができ、ひいては、組立作業の高効率化を図ることができる。 According to the present invention, when the telescopic shaft is contracted or extended, even if the spherical body slides and slides on the inner surface of the enlarged diameter groove portion of the axial groove, it is possible to prevent an increase in contraction / extension load, As a result, the efficiency of the assembly work can be increased.
以下、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a telescopic shaft for vehicle steering according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(車両用ステアリングシャフトの全体構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。
(Overall configuration of vehicle steering shaft)
FIG. 1 is a side view of a steering mechanism portion of an automobile to which a vehicle steering telescopic shaft according to an embodiment of the present invention is applied.
図1において、車体側のメンバ100にアッパブラケット101とロアブラケット102とを介して取り付けられたアッパステアリングシャフト部120(ステアリングコラム103と、ステアリングコラム103に回転自在に保持されたスアリングシャフト104を含む)と、ステアリングシャフト104の上端に装着されたステアリングホイール105と、ステアリングシャフト104の下端にユニバーサルジョイント106を介して連結されたロアステアリングシャフト部107と、ロアステアリングシャフト部107に操舵軸継手108を介して連結されたピニオンシャフト109と、ピニオンシャフト109に連結したステアリングラック軸112と、このステアリングラック軸112を支持して車体の別のフレーム110に弾性体111を介して固定されたステアリングラック支持部材113とから操舵機構部が構成されている。
In FIG. 1, an upper steering shaft portion 120 (a
ここで、アッパステアリングシャフト部120とロアステアリングシャフト部107が本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸(以後、伸縮軸と記す)を用いている。ロアステアリングシャフト部107は、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなロアステアリングシャフト部107には自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール105上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、操舵機構上部を固定するメンバ100とステアリングラック支持部材113が固定されているフレーム110が別体となっておりステアリングラック支持部材113がゴムなどの弾性体111を介してフレーム110に締結固定されている構造の場合に要求される。また、その他のケースとして操舵軸継手108をピニオンシャフト109に締結する際に作業者が、伸縮軸をいったん縮めてからピニオンシャフト109に嵌合させ締結させるため伸縮機能が必要とされる場合がある。さらに、操舵機構の上部にあるアッパステアリングシャフト部120も、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなアッパステアリングシャフト部120には、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイール105の位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。前述のすべての場合において、伸縮軸には嵌合部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール105上のガタ感を低減することと、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。
Here, the upper
(第1実施の形態)
図2は、本発明の第1実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。
(First embodiment)
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering according to the first embodiment of the present invention.
図3は、本発明の第1実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の半断面図である。 FIG. 3 is a half sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering according to the first embodiment of the present invention.
図5は、図3のV−V線に沿った横断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
図2及び図3に示すように、車両ステアリング用の伸縮軸は、相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸1と雌軸2とからなる。雄軸1と雌軸2とには、夫々、自在継手UJが連結してある。
As shown in FIGS. 2 and 3, the telescopic shaft for vehicle steering includes a male shaft 1 and a
図5に示すように、雄軸1の外周面には、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸方向溝3が延在して形成してある。これに対応して、雌軸2の内周面にも、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸方向溝5が延在して形成してある。
As shown in FIG. 5, three
雄軸1の軸方向溝3と、雌軸2の軸方向溝5との間に、両軸1,2の軸方向相対移動の際に転動する複数の剛体の球状体7(転動体、ボール)が転動自在に介装してある。なお、雌軸2の軸方向溝5は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。
Between the
雄軸1の軸方向溝3は、傾斜した一対の平面状側面3aと、これら一対の平面状側面3aの間に平坦に形成した底面3bとから構成してある。
The
雄軸1の軸方向溝3と、球状体7との間には、球状体7に接触して予圧するための板バネ9が介装してある。
A
この板バネ9は、球状体7に2点で接触する略円弧形状の球状体側接触部9aと、球状体側接触部9aに対して略周方向に所定間隔をおいて離間して折り曲げてあると共に雄軸1の軸方向溝3の平面状側面3aに接触可能である溝面側接触部9bと、球状体側接触部9aと溝面側接触部9bを相互に離間する方向に弾性的に付勢するように折り曲げられた付勢部9cと、軸方向溝3の平坦な底面3bに対向した平坦な底面9dと、を有している。
The
この付勢部9cは、略U字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部9cによって、球状体側接触部9aと溝面側接触部9bを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。
The urging
これは、板バネ9の折り曲げ部分(付勢部9c又は溝面側接触部9b)の厚みをどの箇所も一定にする為である。もし、折り曲げ部分(付勢部9c又は溝面側接触部9b)の先端が各箇所でばらばらに当たると、予圧部分の捩り剛性が安定しないためである。
This is to make the thickness of the bent portion (the urging
なお、図5に示すように、本実施の形態では、球状体7に接触する球状体側接触部9aは、球状体7の半径より大きい略円弧形状に形成してある。これにより、平面形状よりも球状体7との接触面圧を下げることができる。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the spherical body
図5に示すように、雄軸1の外周面には、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸方向溝4が延在して形成してある。これに対応して、雌軸2の内周面にも、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸方向溝6が延在して形成してある。
As shown in FIG. 5, three
雄軸1の軸方向溝4と、雌軸2の軸方向溝6との間に、両軸1,2の軸方向相対移動の際に滑り摺動する複数の剛体の円柱体8(摺動体、ニードルローラ)が微小隙間をもって介装してある。なお、これら軸方向溝4,6は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。
A plurality of rigid cylindrical bodies 8 (sliding bodies) that slide between the
また、雄軸1の端部には、小径部1aが形成してある。この小径部1aには、ニードルローラ8の軸方向の移動を規制するストッパープレート11が設けてある。このストッパープレート11は、軸方向予圧用弾性体12(即ち、皿バネ)と、この軸方向予圧用弾性体12を挟持する1組の平板13,13(即ち、平座金)とからなる。
A
すなわち、本実施の形態では、ストッパープレート11は、小径部1aに、平板13、軸方向予圧用弾性体12、平板13の順に嵌合し、小径部1aに加締めにより堅固に固定してある。
That is, in the present embodiment, the
これにより、ストッパープレート11が軸方向に固定してある。なお、ストッパープレート11の固定方法は、加締めに限らず、止め輪、螺合手段、プッシュナット等であってもよい。また、ストッパープレート11は、平板13をニードルローラ8に当接させて、軸方向予圧用弾性体12により、ニードルローラ8を軸方向に動かないように適度に予圧できるようになっている。
Thereby, the
また、本実施の形態では、雌軸2の6個の軸方向溝5,6に、径方向に隙間を介して、雄軸1の外周面に6個の軸方向溝3,4と軸方向に同軸に形成した6個の略円弧状の突起部15が嵌合してある。
Further, in the present embodiment, the six
従って、球状体7,円柱体8が何らかの原因によって雄軸1から脱落し又は破損した場合等には、雌軸2の軸方向溝5,6に、雄軸1の突起部15が嵌合し、これにより、雄軸1と雌軸2とは、トルクを伝達することができ、フェイルセーフ機能の役割を果たすことができる。
Therefore, when the
また、この際、軸方向溝5,6と、突起部15との間には、隙間が設けてあるため、運転者は、ステアリングホイール上に大きなガタ付きを感じることができ、ステアリング系の故障等を察知することができる。
At this time, since a gap is provided between the
さらに、雄軸1の突起部15は、球状体7,円柱体8と軸方向に同軸であることから、球状体7,円柱体8の軸方向の移動を規制するストッパーの役割も果たし、球状体7,円柱体8の抜けの可能性を減少して、フェイルセーフ機能をより一層向上することができる。
Furthermore, since the
さらに、雄軸1の突起部15は、球状体7,円柱体8と軸方向に同軸であることから、雄軸1と雌軸2の径方向寸法を小さくして、コンパクト化を図ることができる。
Furthermore, since the
さらに、雄軸1の軸方向溝3、雌軸2の軸方向溝5、板バネ9、及び球状体7の間には、潤滑剤が塗布してあってもよい。また、雄軸1の軸方向溝4、円柱体8、及び雌軸2の軸方向溝6の間にも、潤滑剤が塗布してあってもよい。
Further, a lubricant may be applied between the
以上のように構成した伸縮軸では、雄軸1と雌軸2の間に球状体7を介装し、板バネ9により、球状体7を雌軸2に対してガタ付きのない程度に予圧してあるため、雄軸1と雌軸2の間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸1と雌軸2は軸方向に相対移動する際には、ガタ付きのない安定した摺動荷重で摺動することができる。
In the telescopic shaft configured as described above, the
トルク伝達時には、板バネ9が弾性変形して球状体7を周方向に拘束すると共に、雄軸1と雌軸2の間に介装した3列の円柱体8が主なトルク伝達の役割を果たす。
At the time of torque transmission, the
例えば、雄軸1からトルクが入力された場合、初期の段階では、板バネ9の予圧がかかっているため、ガタ付きはなく、板バネ9がトルクに対する反力を発生させてトルクを伝達する。この時は、雄軸1・板バネ9・球状体7・雌軸2間の伝達トルクと入力トルクがつりあった状態で全体的なトルク伝達がなされる。
For example, when torque is input from the male shaft 1, since the preload of the
さらにトルクが増大していくと、円柱体8を介した雄軸1、雌軸2の回転方向の隙間がなくなり、以後のトルク増加分を、雄軸1、雌軸2を介して、円柱体8が伝達する。そのため、雄軸1と雌軸2の回転方向ガタを確実に防止するとともに、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
As the torque further increases, the clearance in the rotational direction of the male shaft 1 and
以上から、本実施の形態によれば、球状体7以外に、円柱体8を設けているため、大トルク入力時、負荷量の大部分を円柱体8で支持することができる。従って、雌軸2の軸方向溝5と球状体7との接触圧力を低下して、耐久性を向上することができると共に、大トルク負荷時には、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
このように、本実施の形態によれば、安定した摺動荷重を実現すると共に、回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to realize a stable sliding load, reliably prevent backlash in the rotational direction, and transmit torque in a highly rigid state.
なお、球状体7は、剛体のボールが好ましい。また剛体の円柱体8は、ニードルローラが好ましい。
The
円柱体(以後、ニードルローラと記す)8は、線接触でその荷重を受けるため、点接触で荷重を受けるボールよりも接触圧を低く抑えることができるなど、さまざまな効果がある。したがって、全列をボール転がり構造とした場合よりも下記の項目が優れている。
・摺動部での減衰能効果が、ボール転がり構造に比べて大きい。よって振動吸収性能が高い。
・ニードルローラが雄軸と雌軸に微小に接触していることにより、摺動荷重変動幅を低く抑えることができ、その変動による振動がステアリングまで伝わらない。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、軸方向の長さを短くできスペースを有効に使うことができる。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、熱処理等によって雌軸の軸方向溝表面を硬化させるための追加工程が不要である。
・部品点数を少なくすることができる。
・組立性をよくすることができる。
・組立コストを抑えることができる。
このようにニードルローラは、雄軸1と雌軸2の間のトルク伝達のためのキーの役割をするとともに、雌軸2の内周面とすべり接触する。ニードルローラの使用が従来のスプライン嵌合と比較して、優れている点は下記のとおりである。
・ニードルローラは大量生産品であり、非常に低コストである。
・ニードルローラは熱処理後、研磨されているので、表面硬度が高く、耐摩耗性に優れている。
・ニードルローラは研磨されているので、表面粗さがきめ細かく摺動時の摩擦係数が低いため、摺動荷重を低く抑えることができる。
・使用条件に応じて、ニードルローラの長さや配置を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
・使用条件によっては、摺動時の摩擦係数をさらに下げなければならない場合がある、この時ニードルローラだけに表面処理をすればその摺動特性を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
・ニードルローラの外径違い品を安価に数ミクロン単位で製造することができるため、ニードルローラ径を選択することによって雄軸・ニードルローラ・雌軸間の隙間を最小限に抑えることができる。よって軸の捩り方向の剛性を向上させることが容易である。
Since the cylindrical body (hereinafter referred to as a needle roller) 8 receives the load by line contact, it has various effects such as a lower contact pressure than a ball receiving a load by point contact. Therefore, the following items are superior to the case where the entire row has a ball rolling structure.
・ The damping effect at the sliding part is larger than that of the ball rolling structure. Therefore, vibration absorption performance is high.
・ Since the needle roller is in minute contact with the male shaft and the female shaft, the fluctuation range of the sliding load can be kept low, and the vibration due to the fluctuation is not transmitted to the steering.
-If the same torque is transmitted, the needle roller can keep the contact pressure lower, so the axial length can be shortened and the space can be used effectively.
-If the same torque is transmitted, the contact pressure of the needle roller can be kept lower, so that an additional step for curing the axial groove surface of the female shaft by heat treatment or the like is unnecessary.
・ The number of parts can be reduced.
・ Assembly can be improved.
・ Assembly costs can be reduced.
As described above, the needle roller serves as a key for transmitting torque between the male shaft 1 and the
・ Needle rollers are mass-produced products and are very low cost.
-Since the needle roller is polished after heat treatment, it has high surface hardness and excellent wear resistance.
-Since the needle roller is polished, the surface roughness is fine and the friction coefficient during sliding is low, so the sliding load can be kept low.
-Since the length and arrangement of the needle roller can be changed according to the use conditions, it can be used for various applications without changing the design concept.
・ Depending on the conditions of use, the friction coefficient during sliding may have to be further reduced. At this time, if only the needle roller is surface treated, its sliding characteristics can be changed, so the design philosophy is not changed. Can support various applications.
Since a needle roller having a different outer diameter can be manufactured at a cost of several microns, the gap between the male shaft, the needle roller, and the female shaft can be minimized by selecting the needle roller diameter. Therefore, it is easy to improve the torsional rigidity of the shaft.
さて、本実施の形態では、雌軸2の軸方向溝5は、段差20を介して、その溝深さを深くした(即ち、径方向に拡径した)拡径溝部21,22を有している。
In the present embodiment, the
このように、雌軸2の軸方向溝5は、拡径溝部21を有することから、自動車の組立てラインに於いて、伸縮軸を組立てる場合、組立時の軸長を通常使用時の軸長よりも収縮する場合、球状体7が軸方向溝5の拡径溝部21の内面に対して滑り摺動したとしても、収縮荷重の増大を防止することができ、ひいては、組立作業の高効率化を図ることができる。
Thus, since the
また、雌軸2の軸方向溝5は、拡径溝部22を有することから、自動車の組立てラインに於いて、伸縮軸を組立てる場合、組立時の軸長を通常使用時の軸長よりも伸長する場合、球状体7が軸方向溝5の拡径溝部22の内面に対して滑り摺動したとしても、伸長荷重の増大を防止することができ、ひいては、組立作業の高効率化を図ることができる。
Further, since the
さらに、雌軸2の軸方向溝5は、拡径溝部21,22を有することから、通常使用領域から、溝を深くした(拡径した)拡径溝部21の通常使用領域外に入ると、板バネ9による球状体7の付勢力が弱くなってしまう。そのため、変化させる拡径溝部21,22の深さは、この通常使用領域外でも、板バネ9による付勢力が働く程度が望ましく、例えば、半径で2mm以下程度である。
Furthermore, since the
図4(a)乃至(c)は、それぞれ、雌軸の軸方向溝の通常使用領域とその領域外との間の段差の形状を示す例の断面図である。 4A to 4C are cross-sectional views showing examples of the shape of the step between the normal use region of the axial groove of the female shaft and the outside of the region.
図4(a)のように、段差20は、略直角に形成してあってもよく、図4(b)のように、テーパー形状に形成してあってもよく、図4(c)のように、テーパーで波状に形成してあってもよい。
As shown in FIG. 4A, the
また、拡径溝部21,22の深さ(径方向寸法)は、軸方向で徐々に変化する勾配を特たせても良い。例えば、通常使用領域から遠ざかるにしたがって、球状体7ヘの付勢力が徐々に低減するように構成してあってもよい。
Further, the depth (diameter dimension) of the diameter-enlarged
図6は、第1実施の形態の変形例に係り、図3のV−V線に沿った横断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 3 according to a modification of the first embodiment.
本変形例では、トルク伝達部材としての円柱体8を廃止し、複数の球状体7のみによるトルク伝達の構成としている。その他の構成、作用、及び効果は、上述した第1実施の形態と同様である。
In this modification, the
図7は、第1実施の形態の他の変形例に係り、図3のV−V線に沿った横断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 3 according to another modification of the first embodiment.
本変形例では、トルク伝達部材としての円柱体8を廃止し、それに代えて、雄軸1と雌軸2とに、それぞれ、雄スプライン31と、雌スプライン32とが形成してある。その他の構成、作用、及び効果は、上述した第1実施の形態と同様である。
In this modification, the
(第2実施の形態)
図8(a)は、本発明の第2実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の半断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 8A is a half sectional view of a telescopic shaft for vehicle steering according to the second embodiment of the present invention.
図9は、図8(a)のIX−IX線に沿った横断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
本実施の形態は、その基本的構造が上述した実施の形態と同様であり、相違する点について説明する。 In the present embodiment, the basic structure is the same as that of the above-described embodiment, and differences will be described.
本実施の形態では、板バネ9は、雌軸2の軸方向溝5の内面と、球状体7との間に介装してある。そのため、軸方向溝5の形状は、上記第1の実施の形態に於ける雄軸1の軸方向溝3の形状と略同様に形成してある。軸方向溝5は、平面状側面5aと、底面5bとを有し、その構成及び作用は、軸方向溝3の平面状側面3aと、底面3bと略同様である。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、雄軸1の軸方向溝3は、段差40を介して、その溝深さを深くした(即ち、径方向に縮径した)縮径溝部41を有している。
Further, in the present embodiment, the
このように、雄軸1の軸方向溝3は、縮径溝部41を有することから、自動車の組立てラインに於いて、伸縮軸を組立てる場合、組立時の軸長を通常使用時の軸長よりも収縮する場合、球状体7が軸方向溝3の縮径溝部41の内面に対して滑り摺動したとしても、収縮荷重の増大を防止することができ、ひいては、組立作業の高効率化を図ることができる。その他の構成、作用、及び効果は、上述した第1実施の形態と同様である。
Thus, since the
図8(b)は、本発明の第2実施の形態の変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の半断面図である。 FIG. 8B is a half cross-sectional view of a telescopic shaft for vehicle steering according to a modification of the second embodiment of the present invention.
本変形例では、雄軸1の軸方向溝3は、軸端側に、段差40を介して、その溝深さを深くした(即ち、径方向に縮径した)縮径溝部42を有している。
In this modification, the
このように、雄軸1の軸方向溝3は、縮径溝部42を有することから、自動車の組立てラインに於いて、伸縮軸を組立てる場合、組立時の軸長を通常使用時の軸長よりも伸長する場合、球状体7が軸方向溝3の縮径溝部42の内面に対して滑り摺動したとしても、伸長荷重の増大を防止することができ、ひいては、組立作業の高効率化を図ることができる。
Thus, since the
図10は、第2実施の形態の他の変形例に係り、図8(a)のIX−IX線に沿った横断面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line IX-IX of FIG. 8A according to another modification of the second embodiment.
本変形例では、トルク伝達部材としての円柱体8を廃止し、複数の球状体7のみによるトルク伝達の構成としている。その他の構成、作用、及び効果は、上述した第2実施の形態と同様である。
In this modification, the
図11は、第2実施の形態の更に他の変形例に係り、図8(a)のIX−IX線に沿った横断面図である。 FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8A according to still another modification of the second embodiment.
本変形例では、トルク伝達部材としての円柱体8を廃止し、それに代えて、雄軸1と雌軸2とに、それぞれ、雄スプライン31と、雌スプライン32とが形成してある。その他の構成、作用、及び効果は、上述した第2実施の形態と同様である。
In this modification, the
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible.
例えば、図12は、本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、本図に示すように、円柱体は、軸長の短いニードルローラ8a…から構成してあってもよい。その場合にも、図12に示すように、雌軸2の軸方向溝5は、段差20を介して、その溝深さを深くした(即ち、径方向に拡径した)拡径溝部21を有している。
For example, FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a telescopic shaft for vehicle steering according to the present invention. As shown in this drawing, the cylindrical body may be composed of
雄軸1又は雌軸2の円柱体又は球状体を摺動(軸動)する軸方向溝(5,6,3)は、熱処理を施しても良いし、施さなくても良い。
The axial grooves (5, 6, 3) that slide (axially move) the cylindrical body or spherical body of the male shaft 1 or the
1 雄軸
1a 小径部
2 雌軸
3 軸方向溝
3a 平面状側面
3b 底面
4 軸方向溝
5 軸方向溝
5a 平面状側面
5b 底面
6 軸方向溝
7 球状体(ボール、転動体)
8 円柱体(ニードルローラ、摺動体)
8a 軸長の短いニードルローラ
9 板バネ(弾性体)
9a 球状体側接触部(伝達部材側接触部)
9b 溝面側接触部
9c 付勢部
9d 底面
10 伸縮軸
11 ストッパープレート
12 軸方向予圧用弾性体
13 平板
15 突起部
20 段差
21,22 拡径溝部
31 雄スプライン
32 雌スプライン
40 段差
41,42 縮径溝部
100 メンバ
101 アッパブラケット
102 ロアブラケット
103 ステアリングコラム
104 ステアリングシャフト
105 ステアリングホイール
106 ユニバーサルジョイント
107 ロアステアリングシャフト部
108 操舵軸継手
109 ピニオンシャフト
110 フレーム
111 弾性体
112 ステアリングラック
120 アッパステアリングシャフト部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
8 Cylindrical body (needle roller, sliding body)
8a Needle roller with
9a Spherical body side contact part (transmission member side contact part)
9b Groove surface
Claims (5)
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、転動体を介装してなり、
前記雌軸の軸方向溝と前記雄軸の軸方向溝との少なくとも一方は、段差を介して、その溝深さが異なる拡径溝部又は縮径溝部を有することを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。 In the telescopic shaft for vehicle steering, which is incorporated in the steering shaft of the vehicle and the male shaft and the female shaft are slidably fitted to each other,
Between at least one row of axial grooves respectively formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, an elastic body is interposed, and rolling elements are interposed.
At least one of the axial groove of the female shaft and the axial groove of the male shaft has a diameter-expanded groove portion or a diameter-reduced groove portion having different groove depths through a step, and the vehicle steering expansion / contraction axis.
当該通常使用領域に前記段差を介して隣接し、前記雌軸と雄軸の少なくとも一方の拡径溝部又は縮径溝部に対して、転動体が滑り摺動する領域は、通常使用領域外であることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両ステアリング用伸縮軸。 The region where the rolling element rolls and slides between the axial groove of the female shaft and the axial groove of the male shaft is a normal use region,
The area where the rolling element slides and slides with respect to at least one of the diameter-expanded groove part or the diameter-reduced groove part of the female shaft and the male shaft is located outside the normal use area. The telescopic shaft for vehicle steering according to claim 1 or 2.
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の溝方向の間に介装し、滑り摺動する摺動体であり、又は
前記両軸に夫々形成したスプラインであることを特徴とする請求項4に記載の車両ステアリング用伸縮軸。 The rigid torque transmission part is
It is a sliding body that is interposed between at least one row of groove directions formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, respectively, or a spline formed on each of the both shafts. The telescopic shaft for vehicle steering according to claim 4, wherein the telescopic shaft for vehicle steering is provided.
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